如图(甲)所示,边长为L=2.5m、质量m=0.50kg的正方形绝缘金属线框,平放在光滑的水平桌面上,磁感应强度B=0.80T的匀强磁场方向竖直向上,金属线框的一边ab与磁场的边界MN重

◎ 题目

如图(甲)所示,边长为L=2.5m、质量m=0.50kg的正方形绝缘金属线框,平放在光滑的水平桌面上,磁感应强度B=0.80T的匀强磁场方向竖直向上,金属线框的一边ab与磁场的边界MN重合.在力F作用下金属线框由静止开始向左运动,在5.0s内从磁场中拉出.测得金属线框中的电流随时间变化的图象如图(乙)所示.已知金届线框的总电阻为震=4.0Ω.
(1)试判断金属线框从磁场中拉出的过程中,线框中的感应电流方向;
(2)t=2.0s时,金属线框的速度和金属线框受的拉力F;
(3)已知在5.0s内力F做功1.92J,那么,金属框从磁场拉出过程线框中产生的焦耳热是多少.
魔方格

◎ 答案

(1)由楞次定律知,线框中感应电流的方向为逆时针方向.
(2)设t=2.0s时的速度为v,根据题意得,E=BLv,E=IR
解得:v=
IR
BL
=
0.2×4.0
0.80×2.5
m/s=0.4m/s

设t=2.0s时的拉力为F,根据题意有:F-BIL=ma
由图象可知,线框做匀加速直线运动,I=
BLat
R
=
1
2
at
,图线的斜率得,a=0.2m/s2
联立解得:F=0.5N.
(3)设t=5.0s时的速度为v,整个过程中线框中产生的焦耳热为Q,则有:
E=BLv′=I′R
Q=WF-
1
2
mv′2

由上述两式解得:Q=WF-
1
2
m(
I′R
BL
)2=1.67J

答:(1)线框中的感应电流方向为逆时针方向.
(2)t=2.0s时,金属线框的速度为0.4m/s,金属线框受的拉力F为0.5N.
(3)金属框从磁场拉出过程线框中产生的焦耳热是1.67J.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图(甲)所示,边长为L=2.5m、质量m=0.50kg的正方形绝缘金属线框,平放在光滑的水平桌面上,磁感应强度B=0.80T的匀强磁场方向竖直向上,金属线框的一边ab与磁场的边界MN重…”主要考查了你对  【楞次定律】,【法拉第电磁感应定律】,【电磁感应现象中的磁变类问题】,【电磁感应现象中的切割类问题】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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